Question

11．已知常溫下，幾種氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH如表所示：

	Cu（OH）2	Mg（OH）2	Fe（OH）3	Al（OH）3
開始沉淀的pH	4.8	9.3	2.7	3.8
完全沉淀的pH	6.4	10.8	3.7	4.7

某課題組擬以上述礦渣為原料制備金屬鎂、鋁、銅、鐵，其部分工藝流程如下：

請回答下列問題：
（1）沉淀Ⅰ的主要用途是導(dǎo)線等（列一種即可），步驟Ⅳ中調(diào)節(jié)pH范圍為3.7-9.3．
（2）由濾液Ⅱ經(jīng)幾步反應(yīng)可得到需要制備的一種金屬的氧化物，濾液Ⅱ中需要通入氣體的化學(xué)式CO₂，反應(yīng)的化學(xué)方程式為NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O．
（3）寫出由濾液Ⅰ得到濾液Ⅱ的離子方程式Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O．
（4）濾液Ⅳ中含有的金屬陽離子是Mg²⁺．
（5）工業(yè)上，冶煉鋁、鐵、銅、鎂的方法依次是B（填代號）．
A．電解法、熱還原法、分解法、分解法   B．電解法、熱還原法、熱還原法、電解法
C．熱還原法、分解法、電解法、電解法  D．熱還原法、熱還原法、熱還原法、電解法
在工業(yè)生產(chǎn)中，冶煉這些金屬時選擇的相應(yīng)物質(zhì)的化學(xué)式依次是Al₂O₃、Fe₂O₃、CuO、MgCl₂．

Answer 1

分析 礦渣加入足量鹽酸，過濾得到沉淀Ⅰ為銅，濾液中含有氯化鎂、氯化鋁、氯化亞鐵，加過量的氫氧化鈉鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，氯化鎂、氯化亞鐵，反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀，過濾得到濾液Ⅱ?yàn)槠�鋁酸鈉溶液，沉淀Ⅱ?yàn)闅溲趸�鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀，加鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、氯化鐵，加入氫氧化銅控制pH值大于3.7小于9.3，使三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，
（1）沉淀Ⅰ為銅，為良好的金屬導(dǎo)體；要使氫氧化鐵沉淀，依據(jù)表中pH值分析解答；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳可生成氫氧化鋁沉淀，氫氧化鋁加熱生成氧化鋁和水；
（3）氯化鋁與足量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水、氯化鈉；
（4）依據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH解答；
（5）根據(jù)金屬的活動性強(qiáng)弱選擇合適的冶煉方法，一般來說，活潑金屬用電解法，較活潑金屬用熱還原法，不活潑金屬如Hg、Ag等用熱分解法冶煉．

解答 解：礦渣加入足量鹽酸，過濾得到沉淀Ⅰ為銅，濾液中含有氯化鎂、氯化鋁、氯化亞鐵，加過量的氫氧化鈉鋁離子轉(zhuǎn)化為偏鋁酸鈉，氯化鎂、氯化亞鐵，反應(yīng)生成氫氧化鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀，過濾得到濾液Ⅱ?yàn)槠�鋁酸鈉溶液，沉淀Ⅱ?yàn)闅溲趸�鎂沉淀、氫氧化鐵沉淀，加鹽酸反應(yīng)生成氯化鎂、氯化鐵，加入氫氧化銅控制pH值大于3.7小于9.3，使三價(jià)鐵離子轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，
（1）沉淀Ⅰ為銅，為良好的金屬導(dǎo)體；依據(jù)氫氧化物開始沉淀和完全沉淀的pH表，可知要使三價(jià)鐵離子沉淀，銅離子、鎂離子不沉淀，則需滿足pH值大于3.7小于9.3；
故答案為：導(dǎo)線等；3.7-9.3；
（2）偏鋁酸鈉溶液中通入二氧化碳可生成氫氧化鋁和碳酸氫鈉，化學(xué)方程式為NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
故答案為：CO₂；NaAlO₂+CO₂+H₂O═NaHCO₃+Al（OH）₃，2Al（OH）₃$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$Al₂O₃+3H₂O；
（3）氯化鋁與足量氫氧化鈉反應(yīng)生成偏鋁酸鈉和水、氯化鈉，離子方程式：：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
故答案為：Al³⁺+4OH^-═AlO₂^-+2H₂O；
（4）濾液Ⅳ中含有鎂離子、三價(jià)鐵離子，加入氫氧化銅調(diào)節(jié)pH值大于3.7小于9.3，則三價(jià)鐵離子全部轉(zhuǎn)化為氫氧化鐵沉淀，所以濾液Ⅳ中含有離子為：Mg²⁺，
故答案為：Mg²⁺；
（5）鋁為活潑金屬用電解氧化鋁法冶煉、鐵性質(zhì)較活潑用熱還原法冶煉，反應(yīng)物為氧化鐵與一氧化碳、銅性質(zhì)較活潑用熱還原法冶煉反應(yīng)物氧化銅與氫氣或者一氧化碳、鎂性質(zhì)活潑用電解熔融氯化鎂方法冶煉；用到的物質(zhì)依次為：Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂；
故選：B；Al₂O₃；Fe₂O₃；CuO；MgCl₂．

點(diǎn)評 本題為工藝流程題，考查物質(zhì)的分離、提純，為高考常見題型，側(cè)重于學(xué)生的分析能力和實(shí)驗(yàn)?zāi)芰Φ陌境桑�注意把握方程式的書寫，金屬冶煉的方法，題目綜合性較強(qiáng)，難度較大．